(57)【要約】  冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２、放熱器３、容積型流体機械４、蒸発器７、インジェクション流路１０ｆ及びコントローラ１０２を備えている。容積型流体機械４は、冷媒を吸入する行程、吸入した冷媒を膨張及び過膨張させる行程、インジェクションポート３０を通じて作動室に冷媒を供給し、供給した冷媒を過膨張した冷媒に混合する行程、冷媒から回収した動力を用い、混合された冷媒を再圧縮する行程、及び、再圧縮された冷媒を吐出する行程を実行する。コントローラ１０２は、冷凍サイクル装置１００の起動時において、インジェクション流路１０ｆの圧力を圧縮機２の出口圧力に等しい圧力にするための起動制御を実行する。
2011161952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
作動室及びインジェクションポートを有し、（i）前記放熱器で冷却された冷媒を第１の圧力で前記作動室に吸入する行程と、（ii）前記作動室において、吸入した冷媒を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力まで膨張させ、さらに前記第２の圧力よりも低い第３の圧力まで過膨張させる行程と、（iii）前記インジェクションポートを通じて前記作動室に前記第３の圧力を有する冷媒を供給し、供給した冷媒を過膨張した冷媒に混合する行程と、（iv）前記行程（ii）で冷媒から回収した動力を用い、混合された冷媒を前記第２の圧力へと前記作動室で再圧縮する行程と、（v）再圧縮された冷媒を前記作動室から吐出する行程と、を実行するように構成された容積型流体機械と、
前記容積型流体機械から吐出された冷媒を加熱する蒸発器と、
前記第３の圧力を有する冷媒を前記容積型流体機械の前記インジェクションポートに供給するインジェクション流路と、
当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記インジェクション流路の圧力を、前記第３の圧力に代えて、前記圧縮機の出口圧力に等しい圧力にするための起動制御を実行するコントローラと、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記放熱器に供給され、前記放熱器から流出した冷媒が前記容積型流体機械に供給されるように、前記圧縮機、前記放熱器及び前記容積型流体機械をこの順番で接続している高圧流路と、
前記高圧流路と前記インジェクション流路とを接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられたバイパス弁と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記バイパス弁の制御を前記起動制御として実行する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記容積型流体機械から吐出された冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器で分離されたガス冷媒が前記圧縮機へと供給されるように、前記気液分離器と前記圧縮機とを接続している流路と、
前記気液分離器で分離された液冷媒が前記蒸発器へと供給されるように、前記気液分離器と前記蒸発器とを接続している流路と、
前記気液分離器と前記蒸発器とを接続している前記流路上に設けられた膨張弁と、をさらに備え、
前記インジェクション流路が前記蒸発器と前記容積型流体機械とを接続している、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記膨張弁の制御を前記起動制御として実行する、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記バイパス流路と前記インジェクション流路との合流点から見て前記蒸発器に近い側に位置し、かつ前記インジェクション流路上に設けられた逆止弁をさらに備えた、請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記放熱器から流出した冷媒が前記容積型流体機械へと供給されるように、前記放熱器と前記容積型流体機械とを接続している流路と、
前記放熱器と前記容積型流体機械との間の前記流路に接続された上流端を有する分岐流路と、
前記分岐流路上に設けられた膨張弁と、
前記分岐流路の下流端が接続された第２蒸発器と、をさらに備え、
前記インジェクション流路が前記第２蒸発器と前記容積型流体機械とを接続している、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記容積型流体機械から吐出された冷媒を加熱する前記蒸発器を第１蒸発器としたとき、
当該冷凍サイクル装置は、前記第１蒸発器で加熱された冷媒が前記圧縮機に供給されるように、前記第１蒸発器と前記圧縮機とを接続している流路をさらに備え、
前記第１蒸発器で冷媒を加熱した熱媒体が前記第２蒸発器に流入するように、前記熱媒体の流路の上流側に前記第１蒸発器、下流側に前記第２蒸発器が配置されている、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記コントローラは、前記膨張弁の制御を前記起動制御として実行する、請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記起動制御は、前記膨張弁が全閉の状態で前記圧縮機を起動させる処理と、前記圧縮機の起動後に前記膨張弁を全開にする処理とを含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記容積型流体機械の起動後、前記コントローラは、前記膨張弁の開度を段階的に小さくする、請求項８又は９に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記容積型流体機械の起動を検出する起動検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記起動検出器の検出結果に基づいて当該冷凍サイクル装置の制御方法を前記起動制御から通常制御へと切り替える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記起動検出器は、前記圧縮機の起動時点からの経過時間を計測するタイマを含み、
前記タイマによって計測された時間が所定の閾値時間を上回った場合に、前記容積型流体機械の起動が検出される、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記起動検出器は、前記容積型流体機械の入口温度と前記容積型流体機械の出口温度との差を検出する温度検出器を含み、
前記温度検出器によって検出された温度差が所定の閾値を上回った場合に、前記容積型流体機械の起動が検出される、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記起動検出器は、前記容積型流体機械の入口圧力と前記容積型流体機械の出口圧力との差を検出する圧力検出器を含み、
前記圧力検出器によって検出された圧力差が所定の閾値を上回った場合に、前記容積型流体機械の起動が検出される、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記起動検出器は、前記容積型流体機械の出口から前記圧縮機の入口までの流路内の温度を検出する温度検出器を含み、
前記温度検出器によって検出された現在の温度から、単位時間遡った時点に前記温度検出器によって検出された温度を引いた値が所定の閾値を上回った場合に、前記容積型流体機械の起動が検出される、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記起動検出器は、前記容積型流体機械の出口から前記圧縮機の入口までの流路内の圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記圧力検出器によって検出された現在の圧力から、単位時間遡った時点に前記圧力検出器によって検出された圧力を引いた値が所定の閾値を上回った場合に、前記容積型流体機械の起動が検出される、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記容積型流体機械が起動しなかった場合、前記コントローラは、前記圧縮機を停止させる、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記容積型流体機械が、
第１シリンダと、
自身と前記第１シリンダとの間に第１の空間を形成するように前記第１シリンダの内部に配置された第１ピストンと、
前記第１の空間を第１吸入空間と第１吐出空間とに仕切る第１ベーンと、
前記第１シリンダに対して同心状に配置された第２シリンダと、
自身と前記第２シリンダとの間に前記第１の空間の容積よりも大きい容積を有する第２の空間を形成するように前記第２シリンダの内部に配置された第２ピストンと、
前記第２の空間を第２吸入空間と第２吐出空間とに仕切る第２ベーンと、
前記第１シリンダと前記第２シリンダとの間に配置された中板と、
前記第１吐出空間と前記第２吸入空間とを連通するように前記中板に設けられた連通流路と、
前記第１吸入空間に冷媒を吸入する吸入ポートと、
前記第２吐出空間から冷媒を吐出する吐出ポートと、を有し、
前記作動室が、前記第１の空間、前記第２の空間、及び、前記連通流路によって構成され、
前記インジェクションポートが前記第２吸入空間に冷媒を供給できる位置に設けられている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、冷媒から動力を回収する膨張機と、膨張機に一体化された副圧縮機とを備えた冷凍サイクル装置が知られている。図１５を参照しつつ、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置の概要を説明する。【０００３】
図１５に示すように、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置５００は、主圧縮機５０１、放熱器５０２、膨張機５０３、蒸発器５０４及び副圧縮機５０５を備えている。副圧縮機５０５は、膨張機５０３にシャフト５０６で連結されている。【０００４】
冷媒は、高温高圧の状態となるように主圧縮機５０１で圧縮される。圧縮された冷媒は、放熱器５０２で冷却された後、膨張機５０３で膨張する。膨張した冷媒は、蒸発器５０４で液相から気相へと変化する。気相の冷媒は、副圧縮機５０５で低圧から中間圧まで圧縮され、再び主圧縮機５０１に吸入される。【０００５】
副圧縮機５０５は、膨張機５０３が冷媒から回収した動力によって駆動される。副圧縮機５０５が主圧縮機５０１の上流側で冷媒を予備的に圧縮するため、主圧縮機５０１のモータ５０１ａの負荷が低減する。その結果、冷凍サイクル装置５００のＣＯＰ（coefficient of performance）が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２５０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示す冷凍サイクル装置５００は、膨張機５０３及び副圧縮機５０５の２つの容積型流体機械を必要とする。そのため、膨張弁を用いた通常の冷凍サイクル装置と比較してコスト高となりがちである。また、膨張機５０３及び副圧縮機５０５にモータが設けられていないため、膨張機５０３及び副圧縮機５０５がスムーズに起動できない恐れがある。【０００８】
本発明は、安価に製造できる動力回収式の冷凍サイクル装置と、その冷凍サイクル装置をスムーズに起動するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
作動室及びインジェクションポートを有し、（i）前記放熱器で冷却された冷媒を第１の圧力で前記作動室に吸入する行程と、（ii）前記作動室において、吸入した冷媒を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力まで膨張させ、さらに前記第２の圧力よりも低い第３の圧力まで過膨張させる行程と、（iii）前記インジェクションポートを通じて前記作動室に前記第３の圧力を有する冷媒を供給し、供給した冷媒を過膨張した冷媒に混合する行程と、（iv）前記行程（ii）で冷媒から回収した動力を用い、混合された冷媒を前記第２の圧力へと前記作動室で再圧縮する行程と、（v）再圧縮された冷媒を前記作動室から吐出する行程と、を実行するように構成された容積型流体機械と、
前記容積型流体機械から吐出された冷媒を加熱する蒸発器と、
前記第３の圧力を有する冷媒を前記容積型流体機械の前記インジェクションポートに供給するインジェクション流路と、
当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記インジェクション流路の圧力を、前記第３の圧力に代えて、前記圧縮機の出口圧力に等しい圧力にするための起動制御を実行するコントローラと、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、次のような行程が容積型流体機械で行われる。まず、作動室に吸入した冷媒を膨張及び過膨張させる。次に、インジェクション流路を通じて、過膨張した冷媒と同じ圧力を有する冷媒を作動室にインジェクションし、インジェクションした冷媒と過膨張した冷媒とを作動室内で混合する。さらに、冷媒を膨張及び過膨張させたときに回収した動力を用いて、混合された冷媒を再圧縮する。回収動力によって冷媒の圧力を上げることができるので、圧縮機の負荷が低減する。これにより、冷凍サイクル装置のＣＯＰが改善する。【００１１】
本発明では、特に、行程（ii）、行程（iii）及び行程（iv）が吸入行程と吐出行程との間の一連の行程として行われる。そのため、本発明によれば、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置のように膨張機及び副圧縮機を別々に構成する必要がない。従って、本発明によれば、よりシンプルな構造の容積型流体機械を使用して上記各行程を実施できる。これにより、冷凍サイクル装置の製造コストを抑えることができる。【００１２】
さらに、本発明によれば、冷凍サイクル装置の起動時において、インジェクション流路の圧力を圧縮機の出口圧力に等しい圧力にするための起動制御が実行される。この起動制御を実行すると、圧縮機から吐出された高圧冷媒が容積型流体機械のインジェクションポートに導かれる。これにより、作動室内の圧力が上昇するので、容積型流体機械は容易に起動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図２】図１に示す冷凍サイクル装置に使用された容積型流体機械の縦断面図
【図３Ａ】図２に示す容積型流体機械のX-X線に沿った横断面図
【図３Ｂ】図２に示す容積型流体機械のY-Y線に沿った横断面図
【図４】図２に示す容積型流体機械の動作原理図
【図５】シャフトの回転角度と作動室の容積との関係を示すグラフ
【図６】シャフトの回転角度と作動室の圧力との関係を示すグラフ
【図７】作動室の圧力と容積との関係を示すＰＶ線図
【図８】図１に示す冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図
【図９】変形例に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図１０】図９に示す冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図
【図１１】本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図１２】図１１に示す冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図
【図１３】図１１に示す冷凍サイクル装置の別の起動制御のフロー図
【図１４】変形例に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図１５】従来の冷凍サイクル装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態によって限定解釈されない。各実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で相互に組み合わせることができる。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置１００は、圧縮機２、放熱器３、容積型流体機械４、気液分離器５、膨張弁６、蒸発器７及びバイパス弁８を備えている。これらの構成要素は、冷媒回路１０を形成するように、流路１０ａ〜１０ｇによって互いに接続されている。流路１０ａ〜１０ｇは、典型的には、冷媒配管で構成されている。冷媒回路１０には、作動流体として、ハイドロフルオロカーボン、二酸化炭素等の冷媒が充填されている。流路１０ａ〜１０ｇにアキュームレータ等の他の構成要素が設けられていてもよい。
【００１６】
圧縮機２は、圧縮機構２ａ及び圧縮機構２ａを動作させるためのモータ２ｂを含む。圧縮機２は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機等の容積型圧縮機である。放熱器３は、圧縮機２で圧縮された冷媒から熱を奪うための機器であり、典型的には、水−冷媒熱交換器又は空気−冷媒熱交換器で構成されている。容積型流体機械４は、冷媒を膨張させる機能及び冷媒を圧縮する機能を有する。気液分離器５は、容積型流体機械４から吐出された冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するための機器である。気液分離器５には、液冷媒出口、冷媒入口及びガス冷媒出口が設けられている。膨張弁６は、開度を変更できる弁、例えば電動膨張弁である。蒸発器７は、気液分離器５で分離された液冷媒に熱を与えるための機器であり、典型的には、空気−冷媒熱交換器で構成されている。
【００１７】
流路１０ａは、圧縮機２で圧縮された冷媒が放熱器３に供給されるように、圧縮機２と放熱器３とを接続している。流路１０ｂは、放熱器３から流出した冷媒が容積型流体機械４に供給されるように、放熱器３と容積型流体機械４とを接続している。流路１０ｃは、容積型流体機械４から吐出された冷媒が気液分離器５に供給されるように、容積型流体機械４と気液分離器５とを接続している。流路１０ｄは、気液分離器５で分離されたガス冷媒が圧縮機２に供給されるように、気液分離器５と圧縮機２とを接続している。流路１０ｅは、気液分離器５で分離された液冷媒が蒸発器７に供給されるように、気液分離器５と蒸発器７とを接続している。流路１０ｆは、蒸発器７から流出したガス冷媒が容積型流体機械４に供給（インジェクション）されるように、蒸発器７と容積型流体機械４とを接続している。圧縮機２等の構成要素及び流路１０ａ〜１０ｆにより、本明細書で説明するサイクルを形成することができる。以下、流路１０ｆを「インジェクション流路１０ｆ」と称する。
【００１８】
流路１０ｇは、流路１０ｂに接続された上流端Ｅ1（一端）と、インジェクション流路流路１０ｆに接続された下流端Ｅ2（他端）とを有する。すなわち、流路１０ｇは、流路１０ｄとインジェクション流路１０ｆとを接続するための流路である。バイパス弁８は、流路１０ｇ上に設けられており、流路１０ｇにおける冷媒の流れを制御する。バイパス弁８は、典型的には、開閉弁で構成されている。流路１０ｇ及びバイパス弁８は、冷凍サイクル装置１００の起動時において、インジェクション流路１０ｆの圧力を圧縮機２の出口圧力に等しい圧力にするために使用される。以下、流路１０ｇを「バイパス流路１０ｇ」と称する。
【００１９】
バイパス流路１０ｇの上流端Ｅ1の位置は図１に示す位置に限定されない。すなわち、バイパス流路１０ｇの上流端Ｅ1は、高圧流路のどの場所に位置していてもよい。ここで「高圧流路」とは、圧縮機２から吐出された冷媒が放熱器３に供給され、放熱器３から流出した冷媒が容積型流体機械４に供給されるように、圧縮機２、放熱器３及び容積型流体機械４をこの順番で接続している流路１０ａ及び１０ｂを意味する。従って、バイパス流路１０ｇの上流端Ｅ1は、流路１０ａ上に位置していてもよい。場合によっては、バイパス流路１０ｇが放熱器３から分岐していてもよい。例えば、放熱器３が上流部分と下流部分とで構成されている場合には、その２つの部分の間からバイパス流路１０ｇを容易に分岐させうる。
【００２０】
本明細書において、「圧縮機２の出口圧力」とは圧縮機２の出口における冷媒の圧力を意味する。同様に、「圧縮機２の入口圧力」とは圧縮機２の入口における冷媒の圧力を意味する。「容積型流体機械４の入口温度（又は入口圧力）」とは、容積型流体機械４の入口における冷媒の温度（又は圧力）を意味する。「容積型流体機械４の出口温度（又は出口圧力）」とは、容積型流体機械４の出口における冷媒の温度（又は圧力）を意味する。「出口」及び「入口」は、具体的には、吐出管及び吸入管を意味する。
【００２１】
膨張弁６は、気液分離器５と蒸発器７とを接続している流路１０ｅ上に設けられている。膨張弁６によれば、気液分離器５で分離され、かつ蒸発器７で加熱されるべき冷媒の圧力を下げることができる。これにより、蒸発器７を流出した冷媒がインジェクション流路１０ｆを通じてスムーズに容積型流体機械４に吸入されうる。また、冷凍サイクル装置１００の起動時に膨張弁６を閉じれば、インジェクション流路１０ｆの圧力が圧縮機２の吸入圧力に等しくなることを阻止できる。
【００２２】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、コントローラ１０２を備えている。コントローラ１０２は、圧縮機２のモータ２ｂ、膨張弁６及びバイパス弁８を制御する。コントローラ１０２は、典型的には、内部メモリ及びＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータで構成されている。冷凍サイクル装置１００の運転を開始すべき旨の指令（例えば起動スイッチのオン）がコントローラ１０２に与えられると、コントローラ１０２の内部メモリに格納された所定の制御プログラムがＣＰＵで実行される。所定の制御プログラムの中には、図８を参照して後述する起動制御に関するプログラムが含まれている。
【００２３】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、容積型流体機械４の起動を検出するための起動検出器１０４を備えている。コントローラ１０２は、起動検出器１０４の検出結果に基づいて冷凍サイクル装置１００の制御方法を起動制御から通常制御へと切り替える。起動制御では、膨張弁６を閉じ、インジェクション流路１０ｆに高圧の冷媒が導かれるようにバイパス弁８を開く。これにより、容積型流体機械４をスムーズに起動させる。容積型流体機械４の起動後は通常制御に従って、蒸発器７からインジェクション流路１０ｆに低圧の冷媒が導かれるようにバイパス弁８を閉じる。例えば、容積型流体機械４が起動したことを表す信号を起動検出器１０４から取得することに応じて、コントローラ１０２はバイパス弁８を閉じる。
【００２４】
まず、冷凍サイクル装置１００の基本動作及びその基本動作を確立しうる容積型流体機械４の具体的構成について説明する。その後、冷凍サイクル装置１００の起動制御について説明する。
【００２５】
圧縮機２は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、放熱器３で高圧のまま冷却される。冷却された冷媒は、容積型流体機械４で中間圧まで減圧されて気液二相となる。気液二相冷媒は、気液分離器５に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は圧縮機２に吸入される。液冷媒は膨張弁６で減圧され、蒸発器７に供給される。蒸発器７において、冷媒は加熱されて蒸発する。蒸発器７から流出したガス冷媒は、容積型流体機械４に吸入され、中間圧まで予備的に圧縮される。中間圧まで圧縮されたガス冷媒が、再び気液分離器５を通って圧縮機２に吸入される。圧縮機２の吸入冷媒を中間圧まで上げることにより、圧縮機２の負荷が減り、これにより冷凍サイクル装置１００のＣＯＰが改善する。
【００２６】
上記各段階で特定されるサイクルは、いわゆる「エジェクタサイクル」と等価である。当業者に良く知られているエジェクタサイクルは、非容積型流体機械の一種である「エジェクタ」を使用する。これに対し、本実施形態の冷凍サイクル装置１００によれば、容積型流体機械４を用いることにより、エジェクタサイクルと等価なサイクルを構築できる。
【００２７】
図２は、図１に示す容積型流体機械の縦断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、容積型流体機械のX-X線及びY-Y線に沿った横断面図である。容積型流体機械４は、密閉容器２３、シャフト１５、上軸受１８、第１シリンダ１１、第１ピストン１３、第１ベーン２０、中板２５、第２シリンダ１２、第２ピストン１４、第２ベーン２１及び下軸受１９を有する。容積型流体機械４は、２段ロータリ型の流体機械として構成されている。シリンダ等の各部品は、密閉容器２３に収容されている。
【００２８】
図２に示すように、シャフト１５は、第１偏心部１５ａ及び第２偏心部１５ｂを有する。第１偏心部１５ａ及び第２偏心部１５ｂは、それぞれ、半径方向の外向きに突出している。シャフト１５は、第１シリンダ１１及び第２シリンダ１２の中を貫いており、上軸受１８及び下軸受１９によって回転可能に支持されている。シャフト１５の回転軸は、第１シリンダ１１及び第２シリンダ１２の各中心に一致している。第２シリンダ１２は、第１シリンダ１１に対して同心円状に配置されており、中板２５によって第１シリンダ１１から隔てられている。上軸受１８及び中板２５によって第１シリンダ１１が閉じられており、中板２５及び下軸受１９によって第２シリンダ１２が閉じられている。
【００２９】
図３Ａに示すように、第１ピストン１３は、平面視でリングの形状を有しており、自身と第１シリンダ１１との間に三日月形の第１の空間１６を形成するように第１シリンダ１１内に配置されている。第１シリンダ１１の内部において、シャフト１５の第１偏心部１５ａに第１ピストン１３が取り付けられている。第１シリンダ１１には、第１ベーン溝４０が形成されており、その第１ベーン溝４０に第１ベーン２０がスライドできるように取り付けられている。第１ベーン２０は、第１の空間１６を第１ピストン１３の周方向に沿って仕切っている。これにより、第１シリンダ１１の内部に、第１吸入空間１６ａ及び第１吐出空間１６ｂが形成されている。
【００３０】
図３Ｂに示すように、第２ピストン１４は、平面視でリングの形状を有しており、自身と第２シリンダ１２との間に三日月形の第２の空間１７を形成するように第２シリンダ１２内に配置されている。第２シリンダ１２の内部において、シャフト１５の第２偏心部１５ｂに第２ピストン１４が取り付けられている。第２シリンダ１２には、第２ベーン溝４１が形成されており、その第２ベーン溝４１に第２ベーン２１がスライドできるように取り付けられている。第２ベーン２１は、第２の空間１７を第２ピストン１４の周方向に沿って仕切っている。これにより、第２シリンダ１２の内部に、第２吸入空間１７ａ及び第２吐出空間１７ｂが形成されている。
【００３１】
第２の空間１７は、第１の空間１６の容積よりも大きい容積を有する。具体的に、本実施形態では、第２シリンダ１２は、第１シリンダ１１の厚みよりも大きい厚みを有する。さらに、第２シリンダ１２は、第１シリンダ１１の内径よりも大きい内径を有する。第２の空間１７が第１の空間１６の容積よりも大きい容積を有するように、各部品の寸法が適切に調節されている。
【００３２】
シャフト１５の回転方向に関して、第１偏心部１５ａの突出方向は、第２偏心部１５ｂの突出方向に一致している。シャフト１５の回転方向に関して、第１ベーン２０が配置されている角度位置は、第２ベーン２１が配置されている角度位置に一致している。従って、第１ピストン１３の上死点のタイミングは、第２ピストン１４の上死点のタイミングに一致している。なお、「ピストンの上死点のタイミング」とは、ピストンによってベーンがベーン溝に最大限押し込まれたタイミングを意味する。
【００３３】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１ベーン２０の背後には、第１ばね４２が配置されており、第２ベーン２１の背後には、第２ばね４３が配置されている。第１ばね４２及び第２ばね４３は、それぞれ、第１ベーン２０及び第２ベーン２１をシャフト１５の中心に向かって押している。第１ベーン溝４０及び第２ベーン溝４１には、密閉容器２３の内部に溜められた潤滑油が供給される。なお、第１ピストン１３と第１ベーン２０とが単一の部品、いわゆるスイングピストンで構成されていてもよい。また、第１ベーン２０が第１ピストン１３に係合していてもよい。このことは、第２ピストン１４及び第２ベーン２１についても同じである。
【００３４】
図２に示すように、容積型流体機械４は、さらに、吸入管２２、吸入ポート２４、吐出管２６、吐出ポート２７、インジェクションポート３０及びインジェクション吸入管２９を有する。吸入ポート２４を通じて、第１の空間１６（詳細には第１吸入空間１６ａ）に冷媒を供給できる。吐出ポート２７を通じて、第２の空間１７（詳細には第２吐出空間１７ｂ）から冷媒を排出できる。吸入ポート２４及び吐出ポート２７には、それぞれ、吸入管２２及び吐出管２６が接続されている。吸入管２２は、冷媒回路１０（図１）における流路１０ｂの一部を構成している。吐出管２６は、冷媒回路１０における流路１０ｃの一部を構成している。吐出ポート２７には、流路１０ｃから第２吐出空間１７ｂへの冷媒の逆流を防ぐ吐出弁２８（逆止弁）が設けられている。吐出弁２８は、典型的には、金属製の薄板で作られたリード弁である。第２吐出空間１７ｂの圧力が吐出管２６の内部の圧力（流路１０ｃの圧力）を上回ると吐出弁２８が開く。第２吐出空間１７ｂの圧力が吐出管２６の内部の圧力以下のとき、吐出弁２８は閉じている。
【００３５】
吸入ポート２４及び吐出ポート２７は、それぞれ、上軸受１８及び下軸受１９に形成されている。ただし、吸入ポート２４は第１シリンダ１１に形成されていてもよく、吐出ポート１９は第２シリンダ１２に形成されていてもよい。
【００３６】
中板２５には連通孔２５ａ（連通流路）が設けられている。連通孔２５ａは、中板２５を厚さ方向に貫いている。第１シリンダ１１の第１吐出空間１６ｂは、連通孔２５ａを通じて、第２シリンダ１２の第２吸入空間１７ａに連通している。これにより、第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａが１つの作動室として機能できる。第２の空間１７の容積が第１の空間１６の容積よりも大きいので、第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａに閉じ込められた冷媒は、シャフト１５を回転させながら膨張する。
【００３７】
容積型流体機械４において、「作動室」は、第１の空間１６、第２の空間１７及び連通孔２５ａによって形成されている。作動室は、容積を増大させることによって冷媒を膨張させ、かつ、容積を減少させることによって冷媒を圧縮する。詳細には、第１吸入空間１６ａが冷媒を吸入する作動室として機能し、第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａが冷媒を膨張及び過膨張させる作動室として機能し、第２吐出空間１７ｂが冷媒を再圧縮及び吐出する作動室として機能する。
【００３８】
特に、本実施形態では、第１の空間１６の容積Ｖ１に対する第２の空間１７の容積Ｖ２の比（Ｖ２／Ｖ１）は、容積型流体機械４に吸入された冷媒が第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａで構成された作動室において膨張及び過膨張できる値に調節されている。つまり、容積Ｖ２が容積Ｖ１よりも遥かに大きい。具体的に、容積比（Ｖ２／Ｖ１）は、放熱器３の出口における冷媒の体積流量ＶGCに対する、気液分離器５の入口における冷媒の体積流量ＶSEPの比（ＶSEP／ＶGC）に概ね等しくなるように設計されている。
【００３９】
インジェクションポート３０は、第２吸入空間１７ａに冷媒を供給できる位置に形成されている。詳細には、第２シリンダ１２にインジェクションポート３０が形成されている。インジェクションポート３０には、第２吸入空間１７ａ又は第２吐出空間１７ｂからインジェクション流路１０ｆへの冷媒の逆流を防ぐ逆止弁３１が設けられている。逆止弁３１は、典型的には、金属製の薄板で作られたリード弁である。
【００４０】
具体的に、第２シリンダ１２には、第２の空間１７に面する凹部３０ａが設けられている。インジェクションポート３０は凹部３０ａに開口しているとともに、インジェクションポート３０を開閉できるように凹部３０ａに逆止弁３１が固定されている。逆止弁３１は、第２吸入空間１７ａの圧力がインジェクション吸入管２９の内部の圧力（インジェクション流路１０ｆの圧力）を下回った場合に開く。第２吸入空間１７ａの圧力がインジェクション吸入管２９の内部の圧力以上のとき、逆止弁３１は閉じている。
【００４１】
本実施形態において、シャフト１５の回転方向に関して、第２ベーン２１が配置されている位置（第２ベーン溝４１の位置）を０度の角度を有する「基準位置」と定義する。第１ベーン２０が配置されている位置は第２ベーン２１が配置されている位置に一致しているので、第１ベーン２０が配置されている位置も基準位置に一致する。シャフト１５の回転方向に関して、インジェクションポート３０は、例えば４５〜１３５度の範囲に設けられている。このような範囲にインジェクションポート３０を設けることにより、逆止弁３１の隙間を通じて吸入ポート２４からインジェクションポート３０に高圧の冷媒が直接流れることを防止できる。また、凹部３０ａで冷媒が膨張することによって回収動力が減少することを防止できる。高圧の吸入冷媒がデッドボリュームである凹部３０ａに入り、凹部３０ａで膨張すると、凹部３０ａで膨張した冷媒から動力を回収できないからである。
【００４２】
第２の空間１７の圧力がインジェクション吸入管２９の内部の圧力を下回らない限り、冷媒は、インジェクションポート３０を通じて第２の空間１７に流入しない。そのため、インジェクションポート３０の位置は特に限定されない。例えば、インジェクションポート３０が第２ベーン２１の近くに位置していてもよい。さらに、インジェクションポート３０が連通孔２５ａの中で開口していてもよい。
【００４３】
吸入ポート２４は、例えば０〜４０度の範囲に設けられている。連通孔２５ａは、第２シリンダ１２側から見て、例えば０〜４０度の範囲に設けられている。吐出ポート２７は、例えば３２０〜３６０度の範囲に設けられている。
【００４４】
吸入ポート２４、連通孔２５ａ及びインジェクションポート３０の位置関係から理解できるように、インジェクションポート３０は、作動室（第１の空間１６、連通孔２５ａ及び第２の空間１７）を介して吸入ポート２４に連通しない位置に設けられている。このような構成によれば、凹部３０ａで冷媒が膨張することによって回収動力が減少することを防止できる。
【００４５】
吸入ポート２４の開口面積、インジェクションポート３０の開口面積及び吐出ポート２７の開口面積は、各ポートを通過する冷媒の流量（体積流量）を考慮して適切に設計されるべきである。冷凍サイクル装置１００において、インジェクション流路１０ｆを流れる冷媒の体積流量は非常に大きい。つまり、インジェクションポート３０を通過する冷媒の体積流量は非常に大きい。他方、吸入ポート２４を通過する冷媒は液相（代替フロン）又は超臨界状態（ＣＯ2）であるため、その体積流量は比較的小さい。従って、インジェクションポート３０の開口面積を吸入ポート２４の開口面積よりも大きくすることが圧力損失を低減する観点から望ましい。
【００４６】
次に、図４〜図７を参照して、容積型流体機械の詳細な動作を説明する。図４は、容積型流体機械の動作原理図である。図４の左上図、右上図、右下図及び左下図には、それぞれ、シャフト１５を９０度ずつ回転させたときの第１ピストン１３及び第２ピストン１４の位置が示されている。図５は、基準位置からのシャフトの回転角度と作動室の容積との関係を示すグラフである。図６は、基準位置からのシャフトの回転角度と作動室の圧力との関係を示すグラフである。図７は、作動室の圧力と容積（冷媒の圧力と体積）との関係を示すグラフである。
【００４７】
図４の左上図及び右上図に示すように、シャフト１５が０度の位置から９０度の位置に回転するとき、第１シリンダ１１では、吸入ポート２４に隣接して第１吸入空間１６ａが新たに生じる。これにより、吸入ポート２４を通じて、放熱器３で冷却された冷媒が第１吸入空間１６ａに吸入される（吸入行程）。シャフト１５の回転に伴い、第１吸入空間１６ａの容積は増加する。シャフト１５が３６０度回転すると、第１吸入空間１６ａの容積が最大容積（＝第１の空間１６の容積）に達する。これにより、吸入行程が終了する。
【００４８】
図５において、線ＡＢは、吸入行程での第１吸入空間１６ａの容積の変化を表している。吸入行程は点Ｂで終了し、その点Ｂにおける容積Ｖ１は、第１シリンダ１１の第１の空間１６の容積に相当する。図６において、吸入行程は線ＡＢで示される。吸入行程で第１吸入空間１６ａに吸入される冷媒は、放熱器３で高い圧力を維持しつつ冷却された冷媒であり、吸入圧力Ｐ１（第１の圧力）を有する。
【００４９】
次に、図４の左上図及び右上図に示すように、シャフト１５が３６０度の位置から４５０度の位置に回転するとき、第１吸入空間１６ａは、第１吐出空間１６ｂへと変化する。第２シリンダ１２では、連通孔２５ａに隣接して第２吸入空間１７ａが新たに生じる。第１吐出空間１６ｂは連通孔２５ａを通じて第２吸入空間１７ａと連通している。第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａによって、吸入ポート２４及び吐出ポート２７のいずれとも連通していない１つの作動室が形成される。シャフト１５の回転に伴い、第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａで構成された作動室の中で、冷媒は吐出圧力Ｐ２（第２の圧力）まで膨張する（膨張行程）。
【００５０】
シャフト１５が単位角度だけ回転したときの第２吸入空間１７ａの容積の増加量は、第１吐出空間１６ｂの容積の減少量に比べて非常に大きい。そのため、冷媒は急速に膨張し、シャフト１５が４５０度の位置を占有する頃、冷媒の圧力は吐出圧力Ｐ２を下回っている。シャフト１５の回転に伴って、冷媒は、吐出圧力Ｐ２よりも低い圧力Ｐ３（第３の圧力）まで過膨張する（過膨張行程）。
【００５１】
膨張及び過膨張の過程において、冷媒は圧力エネルギーを放出する。冷媒から放出された圧力エネルギーは、ピストン１３及び１４を介してシャフト１５のトルクに変換される。つまり、容積型流体機械４は冷媒から動力を回収する。
【００５２】
一方、シャフト１５の回転角度が４５０度を超えると、インジェクションポート３０を通じて第２吸入空間１７ａに冷媒を供給できる状態となる。冷媒の過膨張が進み、第２吸入空間１７ａの圧力がインジェクション吸入管２９の内部の圧力、すなわち、蒸発器７における蒸発圧力を下回ると、冷媒の過膨張が止まる。これと同時に、インジェクションポート３０を通じて、第２吸入空間１７ａに圧力Ｐ３を有する冷媒が供給される。第２吸入空間１７ａにおいて、供給された冷媒は、過膨張した冷媒に混合される（インジェクション行程）。
【００５３】
その後、図４の右下図及び左下図に示すように、シャフト１５の回転角度が７２０度に達するまで、インジェクションポート３０を通じて、圧力Ｐ３を有する冷媒が第２吸入空間１７ａに供給され続ける。図４の左上図に示すように、シャフト１５が７２０度の位置まで回転すると、第２吸入空間１７ａの容積が最大容積（＝第２の空間１７の容積）に達する。これにより、インジェクション行程が終了する。
【００５４】
図５において、膨張行程、過膨張行程及びインジェクション行程での第１吐出空間１６ｂの容積の変化は破線ＢＩで示される。第２吸入空間１７ａの容積の変化は破線ＪＥで示される。第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａで構成された作動室の容積の変化は線ＢＥで示される。膨張行程、過膨張行程及びインジェクション行程は点Ｅで終了し、その点Ｅにおける容積Ｖ２は、第２シリンダ１２の第２の空間１７の容積に相当する。
【００５５】
図６において、膨張行程、過膨張行程及びインジェクション行程は、それぞれ、線ＢＣ、線ＣＤ及び線ＤＥで示される。第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａで構成された作動室の圧力は、膨張行程の開始時における圧力Ｐ１からシャフト１５の回転に伴って低下する。前述したように、第１の空間１６の容積Ｖ１に対する第２の空間１７の容積Ｖ２の比（Ｖ２／Ｖ１）は、非常に大きい。従って、インジェクションポート３０が存在しないと仮定した場合、作動室の圧力は、蒸発器７での冷媒の圧力Ｐ３まで低下した後も線ＢＣＤの延長線上の破線ＤＨに沿って低下する。しかし、本実施形態の冷凍サイクル装置１００に使用された容積型流体機械４はインジェクションポート３０を有するので、作動室の圧力が圧力Ｐ３まで低下すると、インジェクションポート３０を通じて、蒸発器７から流出した圧力Ｐ３の冷媒が第２吸入空間１７ａに供給される。そのため、作動室の圧力の低下は止まり、作動室の容積が図５中の点Ｅで特定された容積Ｖ２に達するまで圧力Ｐ３を有する冷媒が作動室に供給され続ける。これにより、膨張行程、過膨張行程及びインジェクション行程が終了する。
【００５６】
次に、図４の左上図及び右上図に示すように、シャフト１５が７２０度の位置から８１０度の位置に回転するとき、第２吸入空間１７ａは、第２吐出空間１７ｂへと変化する。第２吐出空間１７ｂには、吐出ポート２７が面している。ただし、図２を参照して説明したように、吐出ポート２７には吐出弁２８が設けられている。そのため、第２吐出空間１７ｂの圧力が吐出管２６の内部の圧力、すなわち、圧縮機２の吸入圧力を上回るまで、第２吐出空間１７ｂの中で冷媒は圧縮される（再圧縮行程）。第２吐出空間１７ｂの中で圧縮される冷媒には、吸入ポート２４を通じて容積型流体機械４に吸入された画分と、インジェクションポート３０を通じて容積型流体機械４に吸入された画分とが含まれている。
【００５７】
再圧縮行程で冷媒を圧縮するために、膨張行程及び過膨張行程で冷媒から回収した動力が使用される。図４の左上図及び右上図を見ると理解できるように、第２吐出空間１７ｂで再圧縮行程が行われるとき、新たに生成した第２吸入空間１７ａでは膨張行程及び過膨張行程が行われている。膨張行程及び過膨張行程で冷媒から回収された動力は、そのまま、再圧縮行程で冷媒を圧縮するためのエネルギーとして消費される。
【００５８】
本実施形態によれば、膨張行程及び過膨張行程は、連通孔２５ａを介して第１吐出空間１６ｂと第２吸入空間１７ａとが連通した時点から、第２吸入空間１７ａの圧力がインジェクション流路１０ｆの圧力Ｐ３（第３の圧力）に一致する時点まで継続する。再圧縮行程は、連通孔２５ａを介した第１吐出空間１６ｂと第２吸入空間１７ａとの連通が断たれた時点から、第２吐出空間１７ｂの圧力が流路１０ｃの圧力Ｐ２（第２の圧力）に一致する時点まで継続する。そして、シャフト１５が１回転する期間の中で、膨張行程及び過膨張行程の行われる期間の少なくとも一部が再圧縮行程の行われる期間に重なっている。このような構成によれば、シャフト１５のトルクムラが発生しにくい。このことは、容積型流体機械４の安定した動作に寄与する。
【００５９】
第２吐出空間１７ｂの圧力が吐出管２６の内部の圧力を上回ると、吐出弁２８が開く。これにより、吐出ポート２７を通じて、第２吐出空間１７ｂから吐出管２６に冷媒が吐出される（吐出行程）。シャフト１５の回転に伴って第２吐出空間１７ｂの容積は減少し、シャフト１５が１０８０度の位置まで回転すると第２吐出空間１７ｂは消滅する。これにより、吐出行程が終了する。
【００６０】
図５において、再圧縮行程及び吐出行程での第２吐出空間１７ｂの容積の変化は線ＥＧで示される。図６において、再圧縮行程及び吐出行程は、それぞれ、線ＥＦ及び線ＦＧで示される。膨張行程及び過膨張行程の終了直後において、冷媒の圧力Ｐ３は、吐出管２６の内部の圧力Ｐ２よりも低い。このとき、吐出弁２８は閉じている。第２吐出空間１７ｂの容積の減少に伴い、冷媒は圧力Ｐ２まで再圧縮される。その後、吐出弁２８の前後で圧力が均衡することにより吐出弁２８が開き、第２吐出空間１７ｂから吐出管２６へと圧力Ｐ２の冷媒が吐出される。点Ｇにおいて、吐出行程が終了する。
【００６１】
図７は、作動室の圧力と容積との関係を示すＰＶ線図である。吸入行程は線ＡＢ、膨張行程は線ＢＣ、過膨張行程は線ＣＤ、インジェクション行程は線ＤＥ、再圧縮行程は線ＥＦ、吐出行程は線ＦＣＧで示される。容積型流体機械４が冷媒から回収するエネルギーは点ＡＢＣＤＬＧで囲まれた領域の面積に相当し、過膨張後の冷媒を再圧縮するために必要な仕事は点ＬＤＥＦＣＧで囲まれた領域の面積に相当する。回収エネルギー、再圧縮に必要な仕事、及び各種損失は、バランスする。従って、容積型流体機械４はモータ等を用いなくても自律回転する。点ＣＤＬＧで囲まれた領域は、回収エネルギーと再圧縮に必要な仕事とに共通であるため相殺できる。結局、点ＡＢＣＧで囲まれた領域の面積に相当するエネルギーを冷媒から回収し、回収したエネルギーを使って、点ＣＤＥＦで囲まれた領域の面積に相当する仕事を冷媒に対して行う。
【００６２】
以上に説明したように、本実施形態によれば、膨張行程、過膨張行程及び再圧縮行程が吸入行程と吐出行程との間の一連の行程として行われる。従って、本実施形態によれば、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置のように、膨張機及び副圧縮機を別々に設ける必要がなく、シンプルな構造の容積型流体機械４を使用して上記各行程を実施できる。容積型流体機械４の部品点数は、膨張機及び副圧縮機を別々に設けた場合に比べて少ない。従って、冷凍サイクル装置１００の製造コストを抑えることができる。
【００６３】
また、インジェクションポート３０に逆止弁３１が設けられているので、再圧縮行程及び吐出行程において、第２吐出空間１７ｂからインジェクションポート３０へと冷媒が逆流することを防止できる。このことは、容積型流体機械４の効率の向上に寄与する。図４では、シャフト１５が７２０度の位置から８１０度の位置に回転する期間において、逆止弁３１は、第２吐出空間１７ｂからインジェクションポート３０への冷媒の逆流を防いでいる。
【００６４】
また、吐出ポート２７に吐出弁２８が設けられているので、冷媒を再圧縮及び吐出するための仕事を低減できる。吐出弁２８が設けられていない場合、シャフト１５の回転角度が７２０度の位置を過ぎて第２吐出空間１７ｂに吐出ポート２７が面した瞬間に、吐出管２６（流路１０ｃ）から第２吐出空間１７ｂに冷媒が逆流する可能性がある。冷媒の逆流が発生すると、再圧縮行程及び吐出行程は、図６では線ＥＫＦＧ、図７では線ＥＫＦＣＧで示される。つまり、点ＥＫＦで囲まれた領域の面積に相当する仕事が、再圧縮及び吐出のために余分に必要となる。吐出弁２８を設けることにより、この不利益を回避できるので、冷媒を再圧縮及び吐出するための仕事を低減でき、容積型流体機械４の効率も向上する。また、圧力Ｐ２の冷媒で満たされた第２吐出空間１７ｂに、圧力Ｐ３の冷媒で満たされた吸入管２６が直接結合することによって破裂音が発生することを防止できる。従って、容積型流体機械４の騒音及び振動を抑制できる。
【００６５】
また、本実施形態では、容積型流体機械４が２段ロータリ流体機械の構造を有している。第１吐出空間１６ｂ、連通孔２５ａ及び第２吸入空間１７ａで構成された作動室で膨張行程及び過膨張行程が進行し、第２吐出空間１７ｂで再圧縮行程及び吐出行程が進行する。つまり、容積型流体機械４の中で、膨張行程及び過膨張行程が、再圧縮行程及び吐出行程と同時進行する。そのため、冷媒からのエネルギー回収と、冷媒に対する圧縮仕事とを同時に行うことができる。エネルギー回収と圧縮仕事とを同時に行うと、これらを交互に行う場合と比較してシャフト１５の回転速度の変動が低減する。これにより、容積型流体機械４を安定して動作させることができるとともに、容積型流体機械４の騒音及び振動も低減する。また、冷媒回路１０の冷媒の循環量が少ない場合に、シャフト１５の回転速度の変動によりシャフト１５が減速及び停止することを防止できる。
【００６６】
また、２段ロータリ流体機械の構造を採用することにより、次のような利益も得られる。すなわち、第１の空間１６の容積Ｖ１に対する第２の空間１７の容積Ｖ２の比（Ｖ２／Ｖ１）を、放熱器３の出口における冷媒の体積流量ＶGCに対する、気液分離器５の入口における冷媒の体積流量ＶSEPの比（ＶSEP／ＶGC）の近傍に設計することが容易となる。
【００６７】
本実施形態において、インジェクション流路１０ｆを通じて容積型流体機械４のインジェクションポート３０に供給されるべき冷媒はガス冷媒である。具体的には、蒸発器７で低温側熱源（例えば空気）から熱を受け取って液体から気体へと蒸発した後の冷媒を容積型流体機械４にインジェクションする。容積型流体機械４において低温側熱源からの熱エネルギー吸収に寄与していない冷媒（液冷媒）を圧縮する仕事が減るので、冷凍サイクル装置１００のＣＯＰが向上する。従って、乾き度１．０の冷媒又は過熱された冷媒（つまりガス冷媒のみ）がインジェクションポート３０に供給されるように、膨張弁６（後述する第２実施形態では膨張弁４５）を調節することが好ましい。
【００６８】
本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、給湯機又は温水暖房機に好適に使用できる。給湯及び温水暖房を目的とした場合、空気調和装置のような冷暖房の切り替えは不要である。つまり、四方弁等の構成要素を省略できるので、更なるコストの削減を期待できる。
【００６９】
冷凍サイクル装置１００を給湯機又は温水暖房機に使用した場合、次のような利点がある。夜間電力を用いてタンクに貯湯する場合、給湯機は、通常、定格運転を行う。温水暖房機は、通常、連続運転を行う。起動後しばらく時間が経過すると建物の温度が一定となるので、温水暖房機の負荷は安定する。このような運転形態を考慮すると、放熱器３の出口における冷媒の体積流量に対する、気液分離器５の入口における冷媒の体積流量の比は概ね一定である。従って、第１の空間１６の容積Ｖ１に対する第２の空間１７の容積Ｖ２の比（Ｖ２／Ｖ１）を体積流量の比に一致させやすい。これにより、動力回収の効果をより十分に得ることができる。
【００７０】
二酸化炭素に代表される超臨界冷媒は、冷凍サイクルにおける高圧と低圧との差が大きい。具体的には、容積型流体機械４における吸入圧力Ｐ１と吐出圧力Ｐ２との差が大きい。そのため、容積型流体機械４で回収できる動力も大きい。従って、二酸化炭素は、冷凍サイクル装置１００の冷媒として好適である。ただし、冷媒の種類が特に限定されるわけではなく、二酸化炭素以外の自然冷媒、Ｒ４１０Ａ等の代替フロン、Ｒ１２３４ｙｆ等の低ＧＷＰ（Global Warming Potential）冷媒を使用できる。
【００７１】
冷媒から動力を回収する手段として容積型流体機械４を冷凍サイクル装置１００に使用することにより、回収動力を圧縮仕事の一部として利用できる。圧縮機２の吸入圧力と吐出圧力との差が減少するので、圧縮機２の負荷が軽減し、冷凍サイクル装置１００のＣＯＰが改善する。ただし、本実施形態で説明した容積型流体機械４は、冷凍サイクル装置以外の装置にも使用できる可能性がある。
【００７２】
次に、冷凍サイクル装置１００の起動時にコントローラ１０２が実行すべき起動制御について説明する。起動制御は、インジェクション流路１０ｆの圧力を、第３の圧力（図６に示す圧力Ｐ３）に代えて、圧縮機２の出口圧力に等しい圧力にするための制御である。図８は、冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図である。コントローラ１０２は、図８に示す起動制御を実行した後で、通常の運転を行う。冷凍サイクル装置１００の停止時において、膨張弁６は開いており、冷媒回路１０内の冷媒の圧力は概ね均一である。
【００７３】
ステップＳ１１において起動指令が入力されると、膨張弁６を全閉にするように、膨張弁６のアクチュエータに制御信号を送信する。さらに、バイパス弁８を開くように、バイパス弁８のアクチュエータに制御信号を送信する。これにより、バイパス流路１０ｇが開通する（ステップＳ１２）。「起動指令」は、冷凍サイクル装置１００の運転を開始すべき旨の指令を意味し、例えば冷凍サイクル装置１００の起動スイッチがオンされたときに発生する。
【００７４】
次に、モータ２ｂへの給電を開始して圧縮機２を起動する（ステップＳ１３）。圧縮機２は、流路１０ｄ、気液分離器５、流路１０ｃ及び流路１０ｅの一部（気液分離器５と膨張弁６との間の部分）に存在する冷媒を吸入する。なお、圧縮機２の起動前にバイパス弁８を開く代わりに、圧縮機２の起動直後にバイパス弁８を開いてもよい。圧縮機２の起動に応じて、冷媒と熱交換するべき流体（空気又は水）を放熱器３に流すためのファン又はポンプを起動させる。これにより、サイクルの高圧の過度な上昇を防止できる。
【００７５】
圧縮機２が冷媒を吸入し始めると、流路１０ｄ等の圧力が低下する。他方、圧縮機２で圧縮された冷媒が吐出されるため、流路１０ａ、放熱器３、流路１０ｂ、バイパス流路１０ｇ、インジェクション流路１０ｆ及び蒸発器７で圧力が上昇する。インジェクション流路１０ｆ及びインジェクションポート３０を通じて、容積型流体機械４の第２吸入空間１７ａの圧力も上がり、第２ピストン１４に高圧が加わる。第２ピストン１４の表面積は第１ピストン１３の表面積よりも十分に大きいので、第２吸入空間１７ａの圧力を上げることによりシャフト１５を回転させるためのトルクが増加する。その結果、容積型流体機械４を容易に自立起動させることができる。圧縮機２は、高い圧力差を生じさせるのに十分な量の冷媒を気液分離器５から吸入できる。
【００７６】
起動検出器１０４を通じて、容積型流体機械４が起動したことを検出すると（ステップＳ１４）、バイパス弁８を閉じるようにバイパス弁８のアクチュエータに制御信号を送信する。また、気液分離器５で分離された液冷媒が蒸発器７に供給されるように膨張弁６の開度を調節する（ステップＳ１５）。バイパス弁８を閉じ、膨張弁６を開くと、蒸発器７から容積型流体機械４へとインジェクション流路１０ｆを通じて冷媒が供給される。また、容積型流体機械４で減圧された気液二相の冷媒が気液分離器５に供給される。図８に示す起動制御による運転（起動運転）の終了後、通常制御による運転（通常運転）に移行する。通常運転において、インジェクション流路１０ｆには蒸発器７からの冷媒が導かれる。通常制御には、圧縮機２及び膨張弁６の制御、すなわち圧縮機２の回転数及び膨張弁６の開度を調節する制御が含まれるが、バイパス弁８の制御は含まれていない。すなわち、通常運転では、バイパス弁８は閉じたままである。
【００７７】
他方、容積型流体機械４が起動しなかった場合には、圧縮機２を停止する（ステップＳ１６）。これにより、流路１０ａ、放熱器３及び流路１０ｂの圧力が過上昇することを防止でき、冷凍サイクル装置１００の信頼性を確保できる。
【００７８】
以上のように、コントローラ１０２は、膨張弁６及びバイパス弁８の制御を起動制御として実行する。これにより、容積型流体機械４をスムーズに起動できる。なお、冷凍サイクル装置１００の制御方法を起動制御から通常制御に切り替えるとき、膨張弁６を段階的に（徐々に）開くことが好ましい。このようにすれば、容積型流体機械４で再圧縮行程が行われるときの負荷変動を緩和できる。急激な負荷変動による容積型流体機械４のストールを防止できるので、起動運転から通常運転への切り替えをスムーズに行える。
【００７９】
冷凍サイクル装置１００の運転を停止するには、例えば、圧縮機２の回転数を漸次減少させる。圧縮機２の停止後、冷媒は、圧縮機２及び容積型流体機械４を十分な時間をかけて移動する。そのため、冷媒回路１０における圧力差は自然に解消され、冷媒回路１０内の圧力は概ね均一となって安定する。これにより、容積型流体機械４も自然と停止する。
【００８０】
次に、起動検出器１０４について詳細に説明する。起動検出器１０４として、温度検出器、圧力検出器等を用いることができる。温度検出器としての起動検出器１０４は、例えば熱電対やサーミスタのような温度検出素子を含み、容積型流体機械４の入口温度Ｔｉ、容積型流体機械４の出口温度Ｔｏ、及び入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとの差ΔＴを検出できる。圧力検出器としての起動検出器１０４は、例えば圧電素子を含み、容積型流体機械４の入口圧力Ｐｉ、容積型流体機械４の出口圧力Ｐｏ、及び入口圧力Ｐｉと出口圧力Ｐｏとの差ΔＰを検出できる。また、起動検出器１０４は、圧縮機２の起動時点からの経過時間を計測するタイマを含んでいてもよい。このようなタイマは、コントローラ１０２の機能によっても提供されうる。つまり、コントローラ１０２自身が起動検出器１０４の役割を担うことができる。さらに、容積型流体機械４のシャフト１５の回転を検出する接触式又は非接触式の変位センサ、例えばエンコーダが、起動検出器１０４として設けられていてもよい。
【００８１】
起動検出器１０４の種類によって、容積型流体機械４が起動したかどうかを判断する手法は、以下のように異なる。以下に示す手法によれば、容積型流体機械４の起動を容易に検出できる。
【００８２】
起動検出器１０４として、容積型流体機械４の出口圧力Ｐｏを検出する圧力検出器を使用した場合、例えば、実験的又は理論的に求められた閾値Ｐthがコントローラ１０２に予め設定される。圧力検出器によって検出された現在の出口圧力Ｐｏn+1から、単位時間遡った時点に圧力検出器によって検出された出口圧力Ｐｏn（ｎ：自然数）を引いた値が所定の閾値Ｐthを上回った場合に、容積型流体機械４の起動が検出される。コントローラ１０２には、単一の閾値Ｐthが設定されていてもよいし、外気温度等に対応付けられた複数の閾値Ｐthが設定されていてもよい。後者の場合、コントローラ１０２は、外気温度等に基づいて最適な閾値Ｐthを選択する。このことは、以下に説明する他の閾値についても同じである。
【００８３】
圧縮機２が起動した後であって容積型流体機械４が起動する前までの期間において、容積型流体機械４の出口圧力Ｐｏは概ね単調に減少する。容積型流体機械４が動き始めると、出口圧力Ｐｏは増加する。この圧力変化を捉えることで、容積型流体機械４の起動を検出できる。具体的には、単位時間毎に出口圧力Ｐｏを検出してコントローラ１０２のメモリに格納する。直近の過去にメモリに格納された出口圧力Ｐｏnと、現在の出口圧力Ｐｏn+1とを比較する。現在の出口圧力Ｐｏn+1が直近の過去の出口圧力Ｐｏnを一定値以上上回った場合に、容積型流体機械４が起動したものと判断できる。言い換えれば、（Ｐｏn+1−Ｐｏn）＞Ｐthを満足した場合に、容積型流体機械４が起動したものと判断できる。なお、「単位時間」は、出口圧力Ｐｏの急激な変化を捉えるのに十分な時間、例えば、１〜５秒の範囲で任意に設定することができる。
【００８４】
出口圧力Ｐｏに代えて、出口温度Ｔｏを使用することも可能である。すなわち、温度検出器によって検出された現在の出口温度Ｔｏn+1から、単位時間遡った時点に温度検出器によって検出された出口温度Ｔｏn（ｎ：自然数）を引いた値が所定の閾値Ｔthを上回った場合に、容積型流体機械４の起動が検出される。
【００８５】
流路１０ｃ、気液分離器５及び流路１０ｄの圧力は等しい。従って、容積型流体機械４の出口圧力Ｐｏとして、容積型流体機械４の出口から圧縮機２の入口までの流路（流路１０ｃ、気液分離器５及び流路１０ｄ）内の圧力を使用できる。同様に、容積型流体機械４の出口温度Ｔｏとして、容積型流体機械４の出口から圧縮機２の入口までの流路内の温度を使用できる。
【００８６】
一方、容積型流体機械４が確実に起動するという前提に立てば、以下に説明する方法で容積型流体機械４の起動を検出してもよい。以下に説明する方法は、容積型流体機械４の起動を捉えるというよりも、むしろ、容積型流体機械４が動作を継続できる状態にあるかどうかを判断するものである。以下に説明する方法で容積型流体機械４の起動を検出し、その検出結果に応じて、バイパス弁８を閉じることができる。このようにすれば、バイパス弁８を閉じた後も容積型流体機械４は安定して動作し続ける。
【００８７】
具体的に、起動検出器１０４として温度検出器を使用した場合、例えば、実験的又は理論的に求められた閾値Ｔ1がコントローラ１０２に予め設定される。温度検出器によって検出された温度差ΔＴが閾値Ｔ1を上回った場合に、容積型流体機械４の起動が検出される。
【００８８】
起動検出器１０４として圧力検出器を使用した場合、例えば、実験的又は理論的に求められた閾値Ｐ1がコントローラ１０２に予め設定される。圧力検出器によって検出された圧力差ΔＰが所定の閾値Ｐ1を上回った場合に、容積型流体機械４の起動が検出される。
【００８９】
温度差ΔＴと閾値Ｔ1との比較、又は圧力差ΔＰと閾値Ｐ1との比較によって容積型流体機械４の起動を検出できる理由は、次の通りである。圧縮機２を起動させると、圧縮機２から吐出された冷媒がバイパス流路１０ｇを通じてインジェクション流路１０ｆに供給される。このことにより、容積型流体機械４が起動する。圧縮機２の吸入温度と圧縮機２の吐出温度との間に大きい温度差がつく前に容積型流体機械４は回転し始める。容積型流体機械４の回転開始時はサイクルの圧力差が十分に大きくなっておらず、容積型流体機械４を回転させる動力は小さい。そのため、容積型流体機械４の回転数も低い。インジェクションポート３０に高圧の冷媒が供給され続けたとしても、吐出ポート２７からの冷媒の吐出は、第２ピストン１４の回転によって制約を受ける。この状態は、膨張弁で言うところの“絞っている状態”に相当する。従って、圧縮機２の吐出温度及び吐出圧力も徐々に上昇する。圧縮機２の吐出温度及び吐出圧力が上昇すれば、容積型流体機械４の回転数も増加する。これにより、圧力差ΔＰ及び温度差ΔＴも上昇する。
【００９０】
起動検出器１０４としてタイマを使用した場合、例えば、実験的又は理論的に求められた閾値時間ｔ1がコントローラ１０２に予め設定される。タイマによって計測された時間ｔが閾値時間ｔ1を上回った場合に、容積型流体機械４の起動が検出される。
【００９１】
「閾値時間ｔ1」は、コントローラ１０２において実行されるべき起動制御プログラムに記述されている。例えば、圧縮機２を起動してから容積型流体機械４が起動するまでの時間を様々な運転条件（外気温度等）で実際に測定する。そして、全ての運転条件において、容積型流体機械４が確実に起動すると判断できる時間を「閾値時間ｔ1」として設定しうる。理論的には、冷凍サイクル装置１００のモデルを構築し、容積型流体機械４を起動するために必要十分な時間を計算する。算出した時間を「閾値時間ｔ1」として設定しうる。
【００９２】
なお、容積型流体機械４の起動を検出する方法は１つに限定されず、複数の方法を組み合わせて実施できる。例えば、容積型流体機械４の出口圧力Ｐｏ及び／又は出口温度Ｔｏを監視する方法で容積型流体機械４の起動を正確に捉える。その後、温度差ΔＴを閾値Ｔ1と比較する方法、圧力差ΔＰを閾値Ｐ1と比較する方法、又は、経過時間ｔを閾値時間ｔ1と比較する方法で、容積型流体機械４が動作を継続できる状態にあるかどうかを判断する。これら複数の条件を満足した場合に、容積型流体機械４が起動したものと判断し、バイパス弁８を閉じ、膨張弁６を開く。
【００９３】
（変形例）
図９に示すように、本変形例に係る冷凍サイクル装置１００Ａは、図１を参照して説明した冷凍サイクル装置１００の構成要素に加えて、逆止弁１０６を備えている。逆止弁１０６は、インジェクション流路１０ｆ上に設けられている。詳細には、逆止弁１０６は、バイパス流路１０ｇの下流端Ｅ2（バイパス流路１０ｇとインジェクション流路１０ｆとの合流点）から見て蒸発器７に近い側に位置している。逆止弁１０６が設けられている場合、膨張弁６を開くことにより、圧縮機２が蒸発器７の中の冷媒も吸入できる。従って、冷凍サイクル装置１００の起動時において、圧縮機２の吐出圧力を迅速に上げることができる。
【００９４】
図１０は、変形例に係る冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図である。図１０のフロー図は、ステップＳ２２で膨張弁６を全開にする点に関して、図８のフロー図のステップＳ１２と相違している。本変形例では逆止弁１０６が設けられているので、容積型流体機械４の起動前に膨張弁６を開けることが許される。他のステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５及びＳ２６は、それぞれ、図８を参照して説明したステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５及びＳ１６と同じである。なお、ステップＳ２３で圧縮機２の起動させた後、蒸発器７のファン又はポンプを起動させると、圧縮機２に吸入されるべきガス冷媒が効率的に生成されるので好ましい。
【００９５】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置２００は、圧縮機２、放熱器３、容積型流体機械４、膨張弁４５、第１蒸発器４６及び第２蒸発器４７を備えている。これらの構成要素は、冷媒回路５０を形成するように、流路５０ａ〜５０ｆによって互いに接続されている。
【００９６】
圧縮機２、放熱器３、容積型流体機械４、コントローラ１０２及び起動検出器１０４は、同一の参照符号を付していることから理解できるように、第１実施形態と同じものである。ただし、コントローラ１０２が実行すべき制御に関して、本実施形態は、第１実施形態と異なる。膨張弁４５は、開度を変更できる弁、例えば電動膨張弁である。第１蒸発器４６及び第２蒸発器４７は、それぞれ、冷媒に熱を与えるための機器であり、典型的には、空気−冷媒熱交換器で構成されている。
【００９７】
流路５０ａは、圧縮機２で圧縮された冷媒が放熱器３に供給されるように、圧縮機２と放熱器３とを接続している。流路５０ｂは、放熱器３から流出した冷媒の一部が容積型流体機械４に供給されるように、放熱器３と容積型流体機械４とを接続している。流路５０ｃは、容積型流体機械４から吐出された冷媒が第１蒸発器４６に供給されるように、容積型流体機械４と第１蒸発器４６とを接続している。流路５０ｄは、第１蒸発器４６から流出した冷媒が圧縮機２に供給されるように、第１蒸発器４６と圧縮機２とを接続している。流路５０ｅは、放熱器３から流出した冷媒の一部が第２蒸発器４７に供給されるように、放熱器３と第２蒸発器４７とを接続している。詳細には、流路５０ｅは、流路５０ｂから分岐している流路（分岐流路）であって、放熱器３と容積型流体機械４との間の流路５０ｂに接続された上流端と、第２蒸発器４７に接続された下流端とを有する。流路５０ｅ上には膨張弁４５が配置されている。冷媒は、膨張弁４５で減圧された後、第２蒸発器４７に流入する。流路５０ｆ（インジェクション流路）は、第２蒸発器４７から流出したガス冷媒が容積型流体機械４に供給（インジェクション）されるように、第２蒸発器４７と容積型流体機械４とを接続している。
【００９８】
第１蒸発器４６及び第２蒸発器４７は、第１蒸発器４６で冷却された熱媒体（例えば空気）が第２蒸発器４７でさらに冷却されるように、熱媒体の流路上に配置されている。図１１中に矢印で示す方向が熱媒体の流れ方向である。第１蒸発器４６における冷媒の温度は、第２蒸発器４７における冷媒の温度よりも高い。従って、図１１に示すように、熱媒体の流路の上流側に第１蒸発器４６が配置され、下流側に第２蒸発器４７が配置されている場合、熱媒体（空気）と冷媒とがあたかも対向流を形成する形となる。これにより、蒸発器４６及び４７における、冷媒と熱媒体との熱交換効率が向上する。また、第２蒸発器４７から流出した冷媒を容積型流体機械４で昇圧するため、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置２００のＣＯＰが向上する。
【００９９】
圧縮機２は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、放熱器３で高圧のまま冷却される。冷却された冷媒は、２つの流路５０ｂ及び５０ｅに流れる。冷却された冷媒の一部は、流路５０ｂを通じて容積型流体機械４に吸入される。容積型流体機械４に吸入された冷媒は、容積型流体機械４で中間圧まで減圧されて気液二相となる。容積型流体機械４から吐出された冷媒は、流路５０ｃを通じて第１蒸発器４６に流入する。第１蒸発器４６に流入した冷媒は、第１蒸発器４６で加熱され、その後、流路５０ｄを通じて圧縮機２に吸入される。他方、放熱器３で冷却された冷媒の残部は、膨張弁４５で減圧されて気液二相に変化した後、流路５０ｅを通じて第２蒸発器４７に供給される。第２蒸発器４７に流入した冷媒は、第２蒸発器４７で加熱され、その後、インジェクション流路５０ｆを通じて容積型流体機械４に供給（インジェクション）される。
【０１００】
冷凍サイクル装置２００の起動時に実行すべき起動制御について説明する。図１２は、本実施形態の冷凍サイクル装置の起動制御のフロー図である。図１２のフロー図におけるステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４及びＳ３６は、それぞれ、図８のフロー図におけるステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４及びＳ１６と同じである。
【０１０１】
起動指令の入力後、膨張弁４５を全開にする（ステップＳ３２）。ステップＳ３３で圧縮機２を起動すると、流路５０ｅ、第２蒸発器４７及びインジェクション流路５０ｆの圧力が上昇する。インジェクションポート３０を通じて、容積型流体機械４の第２吸入空間１７ａの圧力も上がる。第２吸入空間１７ａの圧力を上げることによりシャフト１５を回転させるためのトルクが増加する。その結果、容積型流体機械４を容易に自立起動させることができる。容積型流体機械４の起動後、膨張弁４５の開度を調節する（ステップＳ３５）。冷凍サイクル装置２００の制御方法を起動制御から通常制御に切り替えるとき、膨張弁６の開度を段階的に（徐々に）小さくすることが好ましい。このようにすれば、容積型流体機械４で再圧縮行程が行われるときの負荷変動を緩和できる。以上のように、本実施形態においても、インジェクション流路５０ｆの圧力が圧縮機２の出口圧力に等しい圧力となるように、コントローラ１０２は、膨張弁４５の制御を起動制御として実行する。
【０１０２】
冷凍サイクル装置２００において、図１３に示す起動制御を行ってもよい。図１３に示す起動制御には、膨張弁４５が全閉の状態で圧縮機２を起動させる処理（ステップＳ４２）と、圧縮機２の起動後に膨張弁４５を全開にする処理（ステップＳ４４）とが含まれる。図１３のフロー図におけるステップＳ４１、Ｓ４５、Ｓ４６及びＳ４７は、それぞれ、図１２のフロー図におけるステップＳ３１、Ｓ３４、Ｓ３５及びＳ３６と同じである。
【０１０３】
起動指令の入力後、膨張弁４５を全閉にする（ステップＳ４２）。次に、圧縮機２を起動する（ステップＳ４３）。圧縮機２の起動後、一定の時間が経過したら又は容積型流体機械４の入口圧力Ｐｉが一定の圧力に達したら、膨張弁４５を開ける（ステップＳ４４）。すると、流路５０ｅ、第２蒸発器４７及びインジェクション流路５０ｆの圧力が急に上がる。つまり、容積型流体機械４の起動に必要な圧力を瞬時に発生させることができる。そのため、容積型流体機械４の摺動部品の間（例えばピストンとシリンダとの間）に潤滑油が保持された状態で容積型流体機械４を一気に起動できる。容積型流体機械４の摺動部品の間に存在する潤滑油が冷媒によって押し流され、摺動部品同士が固体接触を起こして摺動部品間の静止摩擦係数が上昇することを防止できる。
【０１０４】
（変形例）
図１４に示すように、本変形例に係る冷凍サイクル装置２００Ａは、図１１を参照して説明した冷凍サイクル装置２００の構成要素に加えて、バイパス流路５０ｇ及びバイパス弁８を備えている。バイパス流路５０ｇ及びバイパス弁８は、第１実施形態で説明したバイパス流路１０ｇ及びバイパス弁８と同じ機能を有する。すなわち、膨張弁４５を閉じ、バイパス弁８を開くことにより、圧縮機２の吐出圧力をインジェクション流路５０ｆに直接供給できる。
【０１０５】
バイパス流路５０ｇ、インジェクション流路５０ｆ及びインジェクションポート３０を通じて、圧縮機２で圧縮された冷媒を容積型流体機械４の第２吸入空間１７ａに供給した場合、次の効果が得られる。すなわち、高温の冷媒を第２吸入空間１７ａに供給することにより、摺動部品の間を満たす潤滑油を加熱することができる。加熱により、潤滑油の粘度が下がり、摺動部品の間の静止摩擦係数が低下する。このことは、容積型流体機械４のよりスムーズな起動に寄与する。
【０１０６】
（その他）
図１に示す冷凍サイクル装置１００、図９に示す冷凍サイクル装置１００Ａ及び図１４に示す冷凍サイクル装置２００Ａに使用されたバイパス弁８は、開閉弁に限定されない。バイパス弁８は、例えば、バイパス流路１０ｇ又は５０ｇの下流端Ｅ2に設けられた三方弁であってもよい。
【０１０７】
本明細書では、２段ロータリ式の容積型流体機械４について具体的に説明したが、他の構造、例えば単段ロータリ式の容積型流体機械を使用した冷凍サイクル装置にも本発明を適用できる。さらに、容積型流体機械の型式はロータリ式に限定されない。逆止弁が設けられたインジェクションポートと、吐出弁が設けられた吐出ポートとの採用することにより、本明細書で説明した容積型流体機械４と同じ機能を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の冷凍サイクル装置は、給湯機、温水暖房装置及び空気調和装置等に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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